微機(jī)原理與接口技術(shù)__計(jì)本08408100207_劉霞_基于8255A的聲光報(bào)警設(shè)計(jì)

1、湖南工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)（論文）湖南工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)資 料 袋 湖南工業(yè)大學(xué) 學(xué)院（系、部） 2010 2011 學(xué)年第 二 學(xué)期 課程名稱 微機(jī)原理與接口技術(shù) 指導(dǎo)教師 邱銀安 職稱 副教授 學(xué)生姓名 劉霞 專業(yè)班級(jí) 計(jì)本082 學(xué)號(hào) 08408100207 題 目 基于8255A的聲光報(bào)警器設(shè)計(jì) 成 績(jī) 起止日期 2011 年 05 月 23 日2011年05月 29 日目 錄 清 單序號(hào)材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書12課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書13課程設(shè)計(jì)圖紙張45616湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書20102011學(xué)年第 二 學(xué)期 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院 學(xué)院（系、部） 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技

2、術(shù) 專業(yè) 082 班級(jí)課程名稱： 微機(jī)原理與接口技術(shù) 設(shè)計(jì)題目： 基于8255A的聲光報(bào)警設(shè)計(jì) 完成期限：自 2011 年05月 23 日至 2011 年05月 29 日共 1 周課題名稱基于8255A的聲光報(bào)警設(shè)計(jì)人 數(shù)5組 長(zhǎng)劉霞同組人員羅彪、趙雄杰、胡小輝、肖也內(nèi)容及任務(wù)要求：通過(guò)該設(shè)計(jì)，掌握串行通信的基本原理和應(yīng)用，掌握8255并行接口和8253定時(shí)計(jì)數(shù)器的使用，并掌握相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)和電路設(shè)計(jì)的技能。是對(duì)并行通信接口芯片和定時(shí)計(jì)數(shù)芯片章節(jié)理論學(xué)習(xí)的總結(jié)和補(bǔ)充，為后續(xù)的硬件課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。主要任務(wù)：1） 完成相關(guān)的電路設(shè)計(jì)；2） 完成8255A的程序設(shè)計(jì)；3） 完成數(shù)據(jù)傳送程序設(shè)計(jì)；

3、完成程序調(diào)試；具體任務(wù)1）理解整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)思想；2）程序代碼設(shè)計(jì)；3）電路圖的設(shè)計(jì)；4）課程設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫；進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容2011.05.23選擇好題，組長(zhǎng)布置各成員任務(wù)，明確實(shí)驗(yàn)的要求和具體任務(wù)；2011.05.24-2011.05.25對(duì)實(shí)驗(yàn)課題進(jìn)行原理分析、電路圖設(shè)計(jì)以及程序設(shè)計(jì)；2011.05.26-2011.05.28程序設(shè)計(jì)并調(diào)試程序，提出疑問(wèn)，找出實(shí)驗(yàn)的不足之處；2011.05.29對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步的完善，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，讓老師考核并完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書基于8255A的聲光報(bào)

4、警設(shè)計(jì)起止日期：2011年 5月23日 至 2011年 5月29日學(xué)生姓名劉霞班級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)號(hào)08408100207成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院2011年 5 月 29 日目 錄一、設(shè)計(jì)目的1二、設(shè)計(jì)內(nèi)容1三、設(shè)計(jì)基本原理13.1 關(guān)鍵芯片8255A相關(guān)知識(shí)13.1.1 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)13.1.2 8255A的芯片引腳信號(hào)23.1.3 8255A的控制字33.1.3 8255A的工作方式43.2 8253功能原理63.2.1 8253的結(jié)構(gòu)和工作原理63.2.2 8253控制寄存器的格式73.2.3 8253的編程命令83.2.4 8253的工作模式83.3 設(shè)計(jì)思路10

5、3.3.1 設(shè)計(jì)思想103.3.2 提出問(wèn)題與解決問(wèn)題103.3.3 硬件連線實(shí)現(xiàn)103.3.4 軟件實(shí)現(xiàn)123.4 設(shè)計(jì)體會(huì)與展望13參考文獻(xiàn)：13附錄源程序代碼13基于8255A的聲光報(bào)警設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的微機(jī)原理與接口技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重要基礎(chǔ)課之一,課程緊密結(jié)合專業(yè)特點(diǎn),圍繞微型計(jì)算機(jī)原理和應(yīng)用主題,系統(tǒng)介紹微型計(jì)算機(jī)的基本知識(shí),基本組成,體系結(jié)構(gòu)和工作模式。通過(guò)該設(shè)計(jì)，掌握串行通信的基本原理和應(yīng)用，掌握8255并行接口和8253定時(shí)計(jì)數(shù)器的使用，并掌握相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)和電路設(shè)計(jì)的技能。是對(duì)并行通信接口芯片和定時(shí)計(jì)數(shù)芯片章節(jié)理論學(xué)習(xí)的總結(jié)和補(bǔ)充，為后續(xù)的硬件課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。二

6、、設(shè)計(jì)內(nèi)容利用8253的分頻功能實(shí)現(xiàn)報(bào)警聲，即頻率1高1低的警報(bào)聲，同事LED燈也配合一閃一閃。1、對(duì)8253進(jìn)行初始化編程，對(duì)8255進(jìn)行初始化編程；2、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，連接相應(yīng)的電路；3、編寫程序?qū)崿F(xiàn)聲光報(bào)警效果。三、設(shè)計(jì)基本原理3.1 關(guān)鍵芯片8255A相關(guān)知識(shí)3.1.1 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一：數(shù)據(jù)端口A、B、C、8255A有三個(gè)8位數(shù)據(jù)端口，即端口A、端口B、端口C。設(shè)計(jì)人員可以用軟件使它們分別作為輸入端口或輸出端口。不過(guò)，這三個(gè)端口有著各自的特點(diǎn)。（一）端口A端口A對(duì)應(yīng)1個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器和1個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器，所以，用端口A作為輸入或輸出時(shí)，數(shù)據(jù)均收到鎖存。（二）端口B

7、端口B對(duì)應(yīng)1個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器和1個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器。（三）端口C端口C對(duì)應(yīng)1個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器和1個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器。這樣，當(dāng)端口C作為輸入端口時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)不作鎖存，而作為輸出端口時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存。在使用中，端口A和端口B常常作為獨(dú)立的輸入端口或者輸出端口，端口C則配合端口A和端口B的工作。具體地講，端口C常常通過(guò)控制命令被分成2個(gè)4位端口，每個(gè)4位端口包含1個(gè)4位的輸入緩沖器和1個(gè)4位的輸出鎖存器/緩沖器，它們分別用來(lái)位端口A和端口B提供控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)。二：A組控制和B組控制這兩組控制電路一方面接收芯片內(nèi)部總線上的控制字，一方面接收來(lái)自讀寫控制邏輯電路的讀寫命令

8、，據(jù)此而決定兩組端口的工作方式和讀寫操作。A組控制電路控制端口A和端口C的高4位（PC7-PC4）的工作方式和讀寫操作。B組控制電路控制端口B和端口C的底4位（PC3-PC0）的工作方式和讀寫操作。三：讀寫控制邏輯電路讀寫控制邏輯電路負(fù)責(zé)管理8255A的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程。它接收CS及來(lái)系統(tǒng)地址總線的信號(hào)A1、A0（在8086系統(tǒng)中位A2、A1）和控制總線的信號(hào)RESET、WR、RD，將這些信號(hào)進(jìn)行組合后，得到對(duì)A組控制部件和B組控制部件的控制命令，并將命令發(fā)給這兩個(gè)部件，以完成對(duì)數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息和控制信息的傳輸。四：數(shù)據(jù)總線緩沖器這是一個(gè)雙向三態(tài)的8位數(shù)據(jù)緩沖器，8255A正是通過(guò)它與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相

9、連。輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)以及CPU發(fā)給8255A的控制字都是通過(guò)這個(gè)緩沖器傳遞的。3.1.2 8255A的芯片引腳信號(hào)具體的芯片引腳功能。1、和外設(shè)一邊相連的信號(hào)·PA7-PA0 A組數(shù)據(jù)信號(hào)；·PB7-PB0 B組數(shù)據(jù)信號(hào)；·PC7-PC0 C組數(shù)據(jù)信號(hào)。2、和CPU一邊相連的信號(hào)·RESET 復(fù)位信號(hào)，高電平有效。RESET信號(hào)來(lái)到時(shí)，所有內(nèi)部寄存器都被清除，同時(shí)，3個(gè)數(shù)據(jù)端口被自動(dòng)設(shè)為輸入端口。· 它們是8255A的數(shù)據(jù)線，和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。· 芯片選擇信號(hào)，低電平有效。在一個(gè)系統(tǒng)中，一般根據(jù)全部接口芯片來(lái)分配若干較低地位（比如

10、A5、A4、A3、）組成各種芯片選擇碼，當(dāng)這幾位地址組成某一個(gè)代碼時(shí)，譯碼器便往8255A的CS端輸出一個(gè)低電平，于是，8255A被選中。只有當(dāng)CS有效時(shí)，讀信號(hào)RD和信號(hào)WR才對(duì)8255A有效。· 芯片寫入信號(hào)，低電平有效。當(dāng)WR有效時(shí)，CPU可以往8255A中寫入控制字或數(shù)據(jù)。·、 端口選擇信號(hào)。8255A內(nèi)部有3個(gè)數(shù)據(jù)端口和1個(gè)控制端口。規(guī)定當(dāng)A1、A0位00時(shí)，選中A端口；為01時(shí)，選中B端口；為10時(shí)，選中C端口；為11時(shí)，選中控制口。在8086系統(tǒng)中，采用16為數(shù)據(jù)總線，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，CPU總是將低8位數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)送往偶地址端口，而將高8位數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)送往

11、奇地址端口；反過(guò)來(lái)，從偶地址端口取得的數(shù)據(jù)總是通過(guò)低8位數(shù)據(jù)線傳送到CPU，從奇地址端口取得的數(shù)據(jù)總是通過(guò)高8位數(shù)據(jù)線送到CPU。所以，當(dāng)8255A的D7-D0接到系統(tǒng)總線的低8位時(shí)（為了硬件上連接的方便，實(shí)際系統(tǒng)中常常這樣連接），從CPU一邊看來(lái)，要求8255A的4個(gè)端口地址必須全為偶地址。為了既滿足這個(gè)要求，又滿足8255A本身規(guī)定4個(gè)端口地址為00、01、10、11的要求，所以，在8086系統(tǒng)中，將8255A的A1段和地址總線的A2相連，而將8255A的A0端和地址總線的A1相連，并且，CPU在對(duì)8255A的端口進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)，將地址總線的A0位總是設(shè)置位0。3.1.3 8255A的控制字8

12、255A可以通過(guò)指令在控制端口中設(shè)置控制字來(lái)決定它的工作。控制字分為兩類。一類是芯片各端口的方式選擇控制字，它可以使8255A的3個(gè)數(shù)據(jù)端口工作在不同的工作方式。方式選擇控制字總是將3個(gè)數(shù)據(jù)端口分為兩組來(lái)設(shè)定工作方式，即端口A和端口C的高4為作為一組，端口B和端口C的低4位作為一組。另一類是C端口按位置1/置0控制字，它可以使C端口中的任何一位進(jìn)行置位或復(fù)位。方式選擇控制字的第7位總是1，而端口C置1/置0控制字的第7位總是0，8255A正是通過(guò)這一位來(lái)識(shí)別這兩個(gè)同樣寫入控制端口中的控制字到底是哪一類，所以，第7位稱為標(biāo)識(shí)位。1稱為方式選擇控制字的標(biāo)識(shí)位，0稱為C端口按位置1/置0控制字的標(biāo)識(shí)

13、符。1、 方式選擇控制字對(duì)8255A的方式選擇控制字，我們作下面幾點(diǎn)說(shuō)明： 8255A有三種基本工作方式：·方式0 基本的輸入輸出方式·方式1 選通的輸入輸出方式·方式2 雙向傳輸方式 端口A可以工作在三種工作方式中的任何一種，端口B只能工作在方式0或方式1，端口C則常常配合端口A和端口B工作，為這兩個(gè)端口的輸入輸出傳輸提供控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)?？梢?，只有端口A能工作在方式2. 歸為同一組的兩個(gè)端口可以工作在輸入方式和輸出方式，并不要求同為輸入方式或同為輸出方式。而一個(gè)端口具體到底作為輸入端口還是輸出端口，這也由方式選擇控制字來(lái)決定。2、端口C置1/置0控制字端口C

14、的數(shù)位常常作為控制位使用，所以，在設(shè)計(jì)8255A芯片時(shí)，使端口C中的各數(shù)位可以用置1/置0控制字單獨(dú)設(shè)置。當(dāng)8255A接收到寫入控制口的控制字時(shí)，就會(huì)對(duì)最高即標(biāo)識(shí)位進(jìn)行測(cè)試。如為1，則將此字節(jié)作為方式選擇控制字寫入控制字寫入控制寄存器；如為0，則此字節(jié)就作為對(duì)端口C的置1/置0控制字來(lái)處理。端口C置1/置0控制字的具體格式。對(duì)C端口置1/置0控制字，我們作為如下幾點(diǎn)說(shuō)明： C端口置1/置0控制字盡管是對(duì)端口C進(jìn)行操作，但此控制字必須寫入控制口，而不是寫入C端口。 置1/置0控制字的D0位決定了是置1操作還是置0操作。如為1，則對(duì)端口C中某一位置1，如為0，則置0。 置1/置0控制字的D2、D1

15、 、D0位決定了對(duì)C端口中的哪一位進(jìn)行操作。 置1/置0控制字的D6、D5 、D4位可為1，也可為0，它們不影響置1/置0操作。但D7位必須為0，它是對(duì)C端口置1/置0控制字的標(biāo)識(shí)符。3.1.3 8255A的工作方式一方式0（1）方式0的工作特點(diǎn)方式0也叫基本輸入輸出方式。在這種方式下，端口A和端口B可以通過(guò)方式選擇安規(guī)定為輸入口或者輸出口，端口C分為兩個(gè)4位端口，高4位為一個(gè)端口，低4位為一個(gè)端口。這兩個(gè)4位端口也可由方式選擇字規(guī)定為輸入口和輸出口。概括地說(shuō)，方式0的基本特點(diǎn)如下： 任何一個(gè)端口可作為輸入口，也可作為輸出口，各端口之間沒(méi)有規(guī)定必然的關(guān)系。 各個(gè)端口的輸入或輸出，可以有16種不

16、同的組合，所以可以選用于多種重用場(chǎng)合。（2）方式0的輸入輸出時(shí)序?yàn)榱肆私庖粋€(gè)端口工作在方式0的含義，下面，我們來(lái)分析一下方式0的時(shí)序關(guān)系。在分析時(shí)序時(shí)，應(yīng)該著重注意兩個(gè)方面：一是要弄清每個(gè)信號(hào)的發(fā)出者和承受者；二是要弄明白各個(gè)信號(hào)之間的先后因果關(guān)系。（3）方式0的使用場(chǎng)合方式0的使用場(chǎng)合有兩種，一種是同步傳送，另一種是查詢式傳送。在同步傳送時(shí)，發(fā)送方和接收方的動(dòng)作由一個(gè)時(shí)序信號(hào)來(lái)管理，所以，雙方互相知道對(duì)方的動(dòng)作，不需要應(yīng)答信號(hào)，也就是說(shuō)，CPU不需要查詢外設(shè)的狀態(tài)。這種情況下，對(duì)接口的要求很簡(jiǎn)單，只要能傳送數(shù)據(jù)就行了。因此，在同步傳輸下使用8255A時(shí)，三個(gè)數(shù)據(jù)端口可以實(shí)現(xiàn)三路數(shù)據(jù)傳輸。 查

17、詢式傳輸時(shí)，需要有應(yīng)答信號(hào)。信號(hào)，在方式0情況下，沒(méi)有規(guī)定固定的應(yīng)答信號(hào)，所以，這時(shí)將端口A和端口B作為數(shù)據(jù)端口，把端口C的4個(gè)數(shù)位（高4位或者低4位均可）規(guī)定為輸出口，用來(lái)輸出一些輸出一些控制信號(hào)，而把端口C的另外4個(gè)數(shù)位規(guī)定為輸入口，用來(lái)讀入外設(shè)的狀態(tài)。這樣就利用端口C配合了端口A和端口B的輸入輸出操作。二方式1（1）方式1的工作特點(diǎn)方式1也叫選通的輸入輸出方式。和方式0相比，最重要的差別是A端口和B端口用方式1進(jìn)行輸入輸出傳輸時(shí)，要利用端口C提供的選通信號(hào)應(yīng)答信號(hào)，而這些信號(hào)與端口C的數(shù)位之間有著固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)系不是程序可以改變的，除非改變工作方式。（2）方式1輸入情況下有關(guān)信號(hào)

18、的規(guī)定和輸入時(shí)序當(dāng)端口A工作在方式1并作為輸入端口時(shí)，端口C的數(shù)位PC4作為選通信號(hào)輸入端，PC5 作為輸入緩沖區(qū)滿信號(hào)輸出端IBFA，PC3則作為中斷請(qǐng)求信號(hào)輸出端INTRA。當(dāng)端口B工作在方式1并作為輸入端口時(shí)，端口C的數(shù)位PC2作為選通信號(hào)輸入端，PC1作為輸入緩沖區(qū)滿信號(hào)輸出端IBFB，PC0則作為中斷請(qǐng)求信號(hào)輸出端INTRB。這些數(shù)位和信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是在對(duì)端口設(shè)定工作方式時(shí)自動(dòng)確定的，不需要程序員干預(yù)；而且，一旦確定了某個(gè)端口工作于方式1，程序員也就無(wú)法改變端口C的數(shù)位與信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，除非重新設(shè)置方式選擇控制字。當(dāng)8255A的端口A和端口B都工作在方式1的輸入情況時(shí)，端口C

19、的PC0-PC5共6個(gè)數(shù)位都被定義，只剩下PC6、PC7這位還未用。此時(shí)，方式選擇控制字的D3位用來(lái)定義PC6和PC7的數(shù)據(jù)傳輸方向。當(dāng)D3為1時(shí)，PC6和PC7這2位作為輸入來(lái)用；當(dāng)D3為0時(shí)，PC6和PC7作為輸出來(lái)用。8255A選通輸入操作（方式1)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 方式1選通輸入信號(hào)定義。 各定義信號(hào)功能如下： -STB選通信號(hào)，外設(shè)通知端口接收并鎖定數(shù)據(jù)； IBF輸入緩沖器滿， 通知外設(shè)已收到數(shù)據(jù)，CPU取走數(shù)據(jù)后，變低，外設(shè)可再發(fā)數(shù)據(jù)。 INTR 中斷請(qǐng)求輸出 INTE 中斷允許PC4：A組/PC2：B組置1（允許）/0（禁止） PC7，PC6 端口C引腳7與6，可以作為通用的I/O引

20、腳 （3）方式1輸出情況下有關(guān)信號(hào)的規(guī)定和輸出時(shí)序當(dāng)端口A工作在方式1并作為輸出端口時(shí)，端口C的數(shù)位PC7作為輸出緩沖器滿信號(hào)輸出端，PC6作為外設(shè)接收數(shù)據(jù)后的響應(yīng)信號(hào)輸入端，PC3則作為中斷請(qǐng)求信號(hào)INTRA輸出端。當(dāng)端口B工作在方式1并作為輸出端口時(shí)，端口C的數(shù)據(jù)PC1作為輸出緩沖器滿信號(hào)輸出端，PC2作為外設(shè)接收數(shù)據(jù)后的響應(yīng)信號(hào)輸入端，PC0則作為中斷請(qǐng)求信號(hào)INTRB輸出端。方式1選通輸出。方式1選通輸出信號(hào)定義。-OBF輸出緩沖器滿，表示CPU將數(shù)據(jù)寫到相應(yīng)的端口；當(dāng)外設(shè)取走數(shù)據(jù)后變高，從而使INTR產(chǎn)生中斷信號(hào)。-ACK響應(yīng)信號(hào)，外設(shè)收到OBF信號(hào)后，讀端口，并發(fā)該信號(hào)，使-OBF

21、引腳回到邏輯1INTR 中斷請(qǐng)求信號(hào) INTE 中斷允許信號(hào)PC4：A組/PC2：B組置1（允許）/0（禁止） PC5、PC4 端口C位5與位4作為通用的I/O引腳 （4）方式1的使用場(chǎng)合在方式1下，規(guī)定一個(gè)端口作為輸入口或者輸出口的同時(shí)，自動(dòng)規(guī)定了有關(guān)的控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)，尤其是規(guī)定了相應(yīng)的中斷請(qǐng)求信號(hào)。這樣，在許多采用中斷方式進(jìn)行輸入輸出的場(chǎng)合，如果外部設(shè)備能為8255A提供選通信號(hào)或者數(shù)據(jù)接收應(yīng)答信號(hào)，那么常常使8255A的端口工作于方式1。用方式1比用方式0更加方便有效。3.2 8253功能原理3.2.1 8253的結(jié)構(gòu)和工作原理（1）編程結(jié)構(gòu)8253內(nèi)部有三個(gè)計(jì)數(shù)器.分別稱為計(jì)數(shù)器0

22、、計(jì)數(shù)器1、計(jì)數(shù)器2。它們的結(jié)構(gòu)完全相同,每個(gè)計(jì)數(shù)器的輸入和輸出都決定于設(shè)置在控制寄存器中的控制字，互相工作完全獨(dú)立，每個(gè)計(jì)數(shù)器通過(guò)在三不念舊惡引腳和外部聯(lián)系.一個(gè)為時(shí)鐘輸入端CLK.，一個(gè)為門控信號(hào)輸入端GATE，另一個(gè)為輸出端的OUT。每個(gè)計(jì)數(shù)器內(nèi)部有一個(gè)8位的控制寄存器，還有一個(gè)子16位的計(jì)數(shù)初值寄存器CR、一個(gè)計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE和一個(gè)輸出的鎖相器OL。（2）8253的工作原理數(shù)據(jù)總線緩沖器。這是8253與CPU數(shù)據(jù)總線連接的8位雙向三態(tài)緩沖器。CPU向8253輸入指令和某通道的計(jì)數(shù)值,以及讀取8253計(jì)數(shù)器中的計(jì)數(shù)值，都是通過(guò)這8條總線傳送的。讀/寫邏輯。這是8253內(nèi)部操作的控制部分。

23、8253內(nèi)部寄存器由A0、A1、RD、WR決定?？刂谱旨拇嫫?。在8253初始化編程時(shí)，由CPU寫入控制字以決定計(jì)數(shù)器的工作方式。此寄存器只能寫入而不能讀出。計(jì)數(shù)器#0、計(jì)數(shù)器#1、計(jì)數(shù)器#2。這是三個(gè)計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，每一個(gè)都是由一個(gè)16位的可預(yù)置值的減法計(jì)數(shù)器構(gòu)成。這三個(gè)計(jì)數(shù)器的操作是完全獨(dú)立的。每個(gè)通道包含了1個(gè)16位計(jì)數(shù)寄存器CR、16位的減1計(jì)算單元CE、16位的計(jì)數(shù)輸出鎖存器OL。CPU寫入的計(jì)數(shù)值存放在CR中（初值），計(jì)數(shù)的情況反應(yīng)在OL中，OL可以由CPU讀出。計(jì)數(shù)單元CE每收到一個(gè) CLK時(shí)針脈沖，就自動(dòng)減1，當(dāng)然，減1操作還受到GATE信號(hào)的控制。在CE減1至0時(shí)，通過(guò)OUT輸

24、出一個(gè)電平或脈沖3.2.2 8253控制寄存器的格式8253控制寄存器的格式如下：BCD位用來(lái)設(shè)置計(jì)數(shù)值格式1：計(jì)數(shù)值為BCD碼格式2：計(jì)數(shù)值為二進(jìn)制格式M0、M1、M2模式選擇。具體關(guān)系如下：M2 M1 M0 模式選擇0 0 0 模式00 0 1 模式1× 1 0 模式2× 1 1 模式31 0 0 模式41 0 1 模式5RW1和RW2是讀寫指示位，具體為：0 0 ：對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行鎖存操作，使當(dāng)前計(jì)數(shù)值在輸出鎖存器中鎖定，以便讀出。0 1 ：只讀寫低8位字節(jié)。1 0 ：只讀寫高8位字節(jié)11 ：先讀寫低8位字節(jié)，再讀寫高8位字節(jié)。SC0和SC1用來(lái)選擇計(jì)數(shù)器，具體對(duì)應(yīng)關(guān)系如

25、下：0 0 ：計(jì)數(shù)器00 1 ：計(jì)數(shù)器11 0 ：計(jì)數(shù)器211 ：無(wú)意義3.2.3 8253的編程命令規(guī)則如下：（1） 對(duì)計(jì)數(shù)器設(shè)置初始值前必須先定控制字。（2） 初始值設(shè)置時(shí)，要符合控制字中的格式規(guī)定，即只寫低位字節(jié)還是只寫高位字節(jié)，者高低字節(jié)都寫，控制字中一旦規(guī)定，具體初始設(shè)定時(shí)就要一致。3.2.4 8253的工作模式模式0計(jì)完最后一個(gè)數(shù)時(shí)中斷在這種方式下，當(dāng)控制字CW（Control Word）寫入控制字寄存器，則使OUT輸出端變低，此時(shí)計(jì)數(shù)器沒(méi)有賦予初值，也沒(méi)開始計(jì)數(shù)。要開始計(jì)數(shù)，GATE信號(hào)必須為高電平，并在寫入計(jì)數(shù)初值LSB后，通道開始計(jì)數(shù)，在計(jì)數(shù)過(guò)程中 OUT線一直維持為低，直到

26、計(jì)數(shù)到“0”時(shí)。OUT輸出變高。注意：（1）方式0 不能自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)，每次需寫入初值。（2）在計(jì)數(shù)期間，如果GATE變低，則停止計(jì)數(shù)，直到GATE變高后，繼續(xù)計(jì)數(shù)（不是重新計(jì)數(shù)）。（3）如果GATE一直為高電平，則，8253在寫入初值后開始計(jì)數(shù)。（4）在計(jì)數(shù)期間，如果CPU寫入新值，則8253按新值繼續(xù)計(jì)數(shù)。 模式1可編程序的單拍脈沖在這種方式下，當(dāng)CPU寫控制字之后（的上升沿），OUT輸出將保持為高（若原為低，則由低變高）。當(dāng)CPU寫完計(jì)數(shù)值后，計(jì)數(shù)器并不開始計(jì)數(shù)，直到外部門控脈沖GATE啟動(dòng)之后的下一個(gè)輸入CLK脈沖的下降沿開始計(jì)數(shù)，輸出OUT變低。因整個(gè)計(jì)數(shù)過(guò)程中，OUT都維持為低，直到

27、計(jì)數(shù)到0，輸出變?yōu)楦?，因此，輸出為一個(gè)單拍負(fù)脈沖，脈沖寬度為 N 個(gè)T。若外部再次觸發(fā)啟動(dòng)，則可以再產(chǎn)生一個(gè)單拍脈沖。注意：（1）每次GATE的一個(gè)啟動(dòng)脈沖使CE重新計(jì)數(shù)；且在CE計(jì)數(shù)期間，如果GATE產(chǎn)生一個(gè)啟動(dòng)脈沖，也會(huì)使CE重新計(jì)數(shù)。（2）在CE計(jì)數(shù)期間，如果CPU向CR寫入新的初值，不會(huì)影響當(dāng)前計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)完成，或產(chǎn)生一個(gè)新的GATE脈沖，CE用新的值計(jì)數(shù)。模式2速率發(fā)生器在這種方式下，當(dāng)CPU輸出控制字后，OUT輸出將為高。在寫入計(jì)數(shù)值后，計(jì)數(shù)器將立即自動(dòng)對(duì)輸入時(shí)鐘CLK計(jì)數(shù)。在計(jì)數(shù)過(guò)程中輸出始終保持為高，直至計(jì)數(shù)器減到1時(shí)，輸出將變低，經(jīng)過(guò)一個(gè)CLK周期，輸出恢復(fù)為高，且計(jì)數(shù)器開

28、始重新計(jì)數(shù)。注意：（1）在計(jì)數(shù)期間，GATE需一直保持高電平，當(dāng)GATE變低時(shí)，計(jì)數(shù)暫停，直到GATE變高，CE重新計(jì)數(shù)；（2）CE計(jì)數(shù)結(jié)束后，重新裝入CR的初值，并自動(dòng)計(jì)數(shù)；（3）在CE計(jì)數(shù)期間，CPU寫入的初值對(duì)當(dāng)前計(jì)數(shù)不產(chǎn)生影響，CE計(jì)數(shù)結(jié)束后，自動(dòng)以新的初值計(jì)數(shù)。模式3方波速率發(fā)生器方式3和方式2的輸出都是周期性的，它們的主要區(qū)別是，方式3在計(jì)數(shù)過(guò)程中OUT輸出有一半時(shí)間為高，另一半時(shí)間為低。具體地說(shuō)，當(dāng)初值N為偶數(shù)時(shí)，OUT的高低輸出各一半，當(dāng)N為奇數(shù)時(shí)，高電平為（N+1）/2，低電平為（N-1）/2。模式4軟件觸發(fā)選通在這種方式下，當(dāng)寫入控制字后，輸出為高（原為高則保持為高，原為低

29、則變?yōu)楦撸?。?dāng)寫入計(jì)數(shù)值后立即開始計(jì)數(shù)（相當(dāng)于軟件啟動(dòng)），當(dāng)計(jì)數(shù)到0后，輸出變低，經(jīng)過(guò)一個(gè)輸入時(shí)鐘周期，輸出又變高，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。這種方式計(jì)數(shù)也是一次性的，只有在輸入新的計(jì)數(shù)值后，才能開始新的計(jì)數(shù)。 模式5硬件觸發(fā)選通在這種方式下，設(shè)置了控制字后，輸出為高。在設(shè)置了計(jì)數(shù)值后，計(jì)數(shù)器并不立即開始計(jì)數(shù)，而是由門控脈沖的上升沿觸發(fā)啟動(dòng)。當(dāng)計(jì)數(shù)到0時(shí)，輸出變低，經(jīng)過(guò)一個(gè)CLK脈沖，輸出恢復(fù)為高，停止計(jì)數(shù)。要等到下次門控脈沖的觸發(fā)才能再計(jì)數(shù)。注意：（1）在CPU寫入初值后，CE不開始計(jì)數(shù)，直到有一個(gè)GATE啟動(dòng)脈沖；（2）在計(jì)數(shù)期間，CPU寫入新的初值，不影響當(dāng)前計(jì)數(shù)，直到有一個(gè)新的GATE脈沖；在計(jì)

30、數(shù)期間，新的GATE脈沖使CE重新計(jì)數(shù)；（3）CE計(jì)數(shù)結(jié)束后，不會(huì)自動(dòng)重新計(jì)數(shù)，只有一個(gè)新的GATE脈沖時(shí)，才開始重新計(jì)數(shù)；3.3 設(shè)計(jì)思路3.3.1 設(shè)計(jì)思想本小組的實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)可編程芯片8255A實(shí)現(xiàn)對(duì)代碼輸入器的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)電路圖見圖1-圖3，我們的實(shí)驗(yàn)思想是：通過(guò)實(shí)驗(yàn)MFID通用微機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)上的8255A和兩個(gè)數(shù)碼管，八個(gè)鍵控開關(guān)及若干導(dǎo)線來(lái)實(shí)現(xiàn)我們這個(gè)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)將8255A的端口A的PA0-PA7與分別與LED的L1-L8相連，端口C的PC6與鍵音調(diào)接口相連，端口C的PC2與按鍵SW3相連，起對(duì)發(fā)聲器的控制作用，將模塊電源中斷跳線2，跳線3分別設(shè)置跳線。當(dāng)從鍵控輸入將輸?shù)拇a后按下

31、單脈沖按鈕，然后就在LED上顯示出燈光的閃動(dòng)效果，并將該代碼存在首地址為0303H的地方8255A的初始化入口地址，并將0300H地址作為L(zhǎng)ED的全滅初始化字，向DX中設(shè)置0303H時(shí)候關(guān)閉SPK的作用，地址0302H3.3.2 提出問(wèn)題與解決問(wèn)題（1）當(dāng)代碼設(shè)置好后，由手動(dòng)按鈕觸發(fā)使8255A讀取這個(gè)代碼，如何通過(guò)8255A的端口實(shí)現(xiàn)？這是課程設(shè)計(jì)的一個(gè)重難點(diǎn)。具體的解決方案是：將8255A的PC1端口與觸發(fā)按鈕相連（如附錄圖1所示），這樣連接的思路是：當(dāng)8255A工作在選通的輸入輸出方式，在這種工作方式下，PC1端口表示的是IBF（緩沖器滿信號(hào)，高電平有效）它是8255A輸出的狀態(tài)信號(hào)，當(dāng)

32、它有效時(shí)，表示當(dāng)前已有一個(gè)新的數(shù)據(jù)在緩沖器中，此信號(hào)一般供CPU查詢用。IBF信號(hào)是由STB信號(hào)使其置位的，而由讀信號(hào)RD的后沿即上升使其復(fù)位。當(dāng)代碼設(shè)置好后，就按下下觸發(fā)按鈕，給PC1端口一個(gè)高電平，告訴8255A數(shù)據(jù)緩沖器滿，這時(shí)8255A就會(huì)從開關(guān)讀取其狀態(tài)。（2）如何將用戶輸入的代碼在兩位的數(shù)碼管上用十六進(jìn)制顯示出來(lái)，八位二進(jìn)制的代碼與十六進(jìn)制的代碼的轉(zhuǎn)換也是這次課程設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)。如下表所示就是我們實(shí)驗(yàn)要用到的七段數(shù)碼管的字型代碼表，在程序中通過(guò)查這個(gè)字型代碼表就可以將八進(jìn)制的代碼順利轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制的代碼、并將代碼用十六進(jìn)制在數(shù)碼管上顯示出來(lái)。3.3.3 硬件連線實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警器原理示意

33、圖如下：圖1 聲-光報(bào)警器模塊電路原理框圖硬件連線：跳線設(shè)置:單線將模塊電源L區(qū)JP7和JP8跳線；排線將模塊電源L區(qū)JP8跳線連接；單線連法如下圖2所示:圖2 單線連接圖排線連接法如下圖3所示：圖3 排線連接圖3.3.4 軟件實(shí)現(xiàn) 程序流程圖如下：8255初始化熄滅LED關(guān)閉SPKSW按下?LED發(fā)光Call LEDflashSPK發(fā)聲（高）Call outSPKLED全滅SPK發(fā)聲（低）Call outSPK熄滅LED任意鍵按下？關(guān)閉SPKYNYN開始結(jié)束圖4 8255A聲光報(bào)警總流程圖3.4 課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) 從此次微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)中我學(xué)到了不少，不僅鞏固了以前所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，更有很多

34、在書本上所不能學(xué)到的內(nèi)容，像如何和同學(xué)更好地交流和合作，怎樣在小組合作中最大限度的提高自己的水平，懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。最重要的是動(dòng)手實(shí)踐能力在此過(guò)程中得到了一定程度的提升。總而言之，通過(guò)整個(gè)小組成員的努力和積極討論，在愉快中我們很好的完成了自己的任務(wù)，成功地設(shè)計(jì)模擬出了我們的聲光報(bào)警器。當(dāng)程序執(zhí)行時(shí)，看著實(shí)驗(yàn)箱上那一閃一閃的彩色燈光，聽著那“滴滴滴.”的“報(bào)警聲”，心中不禁產(chǎn)生了那么一份小小的成就感！最后，在此，真心感謝同學(xué)們，尤其是同

35、組成員的相互幫助，感謝老師辛勤耐心的指導(dǎo)！參考文獻(xiàn)：1 戴梅萼. 微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用，清華大學(xué)出版社, 2008年2 彭楚武. 微機(jī)原理與接口技術(shù), 湖南大學(xué)出版社, 2006年3 艾德才. 32位微機(jī)原理及接口技術(shù), 清華大學(xué)出版社, 2003年附錄源程序代碼;+ ; Aexp.asm(聲-光報(bào)警器接口實(shí)驗(yàn)) + ; 聲-光控制程序source file +;+ stack1 segment dw 200 dup (?)stack1 endsdata segment para public 'data'message db 'press SW3 to start !

36、',0ah,0dh ;系統(tǒng)提示 db 'if you want to quit, please hit Any Key!',0ah,0dh,'$' t dw 0 ;初始化延時(shí)變量為0 num dw 0 ;初始化數(shù)字變量為0 data7 db 81h,42h,24h,18h,81h,42h,24h,18h data endscode segment para public 'code' assume ss:stack1,cs:code,ds:datasl proc farstart: mov ax,stack1 mov ss,ax mov ax,data mov ds,ax mov ah,09h ;顯示系統(tǒng)提示 mov dx,seg message mov ds,dx mov d